O PPS tem uma estrutura rígida simétrica e faz parte de um polímero cristalino composto por anéis de benzeno para-substituídos e átomos de enxofre repetidos.
O sulfeto de polifenileno é um novo tipo de plástico de engenharia funcional. Suas moléculas contêm unidades estruturais repetidas de sulfeto de p-fenileno, e a cadeia principal da molécula contém sulfeto de fenileno. Seu peso molecular é de 10.000 a 50.000. O sulfeto de polifenileno é um polímero linear ou ramificado sem ponto de fusão cristalino. Sua estrutura é linear antes da reticulação e termofixa após a reticulação. Pode ser amolecido até certo ponto quando totalmente aquecido e resfriado.
O sulfeto de polifenileno é policondensado a partir de sulfeto de sódio e diclorobenzeno em um solvente polar forte. Os métodos de produção incluem o método de Michael, o método de autocondensação com tiofenato p-halogenado, o método de policondensação com solução de polihaleto aromático e sulfeto de metal alcalino, etc.
A densidade relativa do sulfeto de polifenileno é de 1,36, e a resina é um pó ou grânulo branco, duro e quebradiço, com alta cristalinidade e forte viscosidade de fusão. O sulfeto de polifenileno possui dois tipos de peso molecular: baixo peso molecular e alto peso molecular. Devido ao alto valor de fluxo de fusão, é difícil moldá-lo diretamente; portanto, além da pulverização, outros métodos devem passar por um certo grau de reticulação durante a moldagem, e uma certa quantidade de fibra de vidro ou resina inorgânica para moldagem por injeção, moldagem e moldagem por extrusão deve ser misturada no enchimento. O sulfeto de polifenileno de alto peso molecular não precisa ser reticulado e pode ser usado diretamente no processamento de produtos plásticos.
O PPS possui uma estrutura rígida simétrica e faz parte de um polímero cristalino composto por anéis de benzeno para-substituídos e átomos de enxofre repetidos. O PPS é um plástico de engenharia especial com alto desempenho e alto ponto de fusão de até 280 °C, capaz de substituir metais. Ele está localizado no topo da pirâmide de desempenho dos polímeros, como mostrado na Figura 1. Por esse motivo, com base no excelente desempenho da resina PPS, ela atende aos requisitos de materiais de projetos exigentes de plásticos de engenharia.
1. Características das resinas de sulfeto de polifenileno de alto desempenho
1. A resina PPS de alto desempenho é um polímero cristalino com alta dureza. Seu teor de cristais é de cerca de 65%. Possui rápida velocidade de cristalização, boa fluidez e ciclo de moldagem curto.
2. Excelente resistência ao calor. Seu ponto de fusão pode atingir 275 a 291 °C, a temperatura de distorção térmica é de 135 °C e a temperatura de distorção térmica após o reforço da fibra de vidro pode atingir 260 °C. No ar e no nitrogênio, a temperatura inicial e de enfraquecimento do sulfeto de polifenileno é de cerca de 400 °C. Ele se decompõe no ar a 700 °C e ainda pode manter 40% de seu peso em gás inerte a 1000 °C. A temperatura de uso a longo prazo é de 200 a 240 °C, e a resistência térmica à barreira de gás e a estabilidade térmica de uso contínuo a longo prazo são superiores a todos os plásticos de engenharia atuais.
3. Possui boas propriedades mecânicas. Possui rigidez extremamente alta, alta dureza superficial, pouca perda de rigidez em condições de alta umidade e excelente resistência à fluência, fadiga e desgaste. Sua resistência ao desgaste pode ser melhorada com lubrificantes como fluororesina e fibra de carbono. A resistência ao desgaste é significativamente melhorada.
4. Possui excelente resistência à corrosão e resistência química. Além de ácidos oxidantes fortes (como ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico, etc.), também pode suportar a corrosão de outros ácidos, álcalis e sais, sendo insolúvel em qualquer solvente orgânico abaixo de 200 °C. Sua resistência à corrosão é quase equivalente à do politetrafluoretileno. Além disso, o PPS também possui boa resistência às intempéries e à radiação, e seu desempenho não será afetado por múltiplas radiações ultravioleta e gama fortes, nem pela radiação de nêutrons.
5. Possui baixa taxa de absorção de água (apenas 0,008%) e de óleo. Com baixa contração de moldagem e coeficiente de expansão linear, o produto possui dimensões estáveis e baixa deformação, mantendo a estabilidade dimensional mesmo em ambientes úmidos, oleosos e com gases corrosivos, podendo ser utilizado para moldagem de precisão.
6. Excelentes propriedades elétricas. A resina PPS de alto desempenho apresenta pouca variação na resistividade volumétrica em altas temperaturas e alta umidade, e sua constante dielétrica varia pouco com a temperatura e a frequência. Além disso, possui baixo teor de impurezas iônicas e pode ser imersa em um banho de solda a 260 °C, o que a torna resistente a choques térmicos em componentes eletrônicos, sendo adequada para produtos com requisitos extremamente elevados de desempenho elétrico. Possui alta resistividade e baixas propriedades dielétricas.
7. A resina PPS de alto desempenho possui viscosidade de fusão extremamente baixa e boa fluidez. É fácil de molhar e entrar em contato com a fibra de vidro, facilitando o enchimento. O pellet de moldagem por injeção reforçado com fibra de vidro ou fibra de vidro-enchimento inorgânico preparado por ela apresenta alta resistência ao impacto, resistência à flexão e ductilidade.
8. A resina PPS de alto desempenho tem força de ligação muito alta ao vidro, alumínio, aço inoxidável, etc. A força de ligação ao vidro é ainda maior do que a do vidro.
2. Visão geral das variedades de plásticos de engenharia
O plástico de engenharia é um tipo de material plástico que pode suportar tensões mecânicas por um longo tempo como material estrutural, podendo ser usado em uma ampla faixa de temperatura e em ambientes químicos e físicos severos. Comparados aos plásticos comuns, os plásticos de engenharia apresentam excelentes propriedades mecânicas, elétricas, resistência química, térmica, de desgaste, estabilidade dimensional, etc., e, comparados aos materiais metálicos, são leves e convenientes para projetos complexos de produtos, com baixo consumo de energia durante a moldagem, entre outras vantagens. Os plásticos de engenharia são amplamente utilizados em setores industriais como eletrônicos, construção civil, automóveis, máquinas e aeroespacial. Os plásticos de engenharia são divididos em duas categorias: plásticos de engenharia de uso geral e plásticos de engenharia de uso especial, de acordo com a quantidade, desempenho e escopo de aplicação.
Entre eles, os plásticos de engenharia em geral incluem principalmente náilon (PA), policarbonato (PC), polioximetileno (POM), tereftalato de polibutileno (PBT), óxido de polifenileno (PPO), etc. O polimetilmetacrilato (PMMA) é uma aplicação de plástico em rápido crescimento.
3. Aplicação de Resina PPS de Alto Desempenho em Plásticos de Engenharia
Como plástico de engenharia, os materiais de moldagem PPS têm muitas propriedades excelentes e podem substituir metais, resinas termoendurecíveis, etc., sendo amplamente utilizados em vários campos por esse motivo.
(1) Aplicação em peças automotivas
O uso de autopeças é o campo mais amplamente utilizado de PPS no futuro. Como mostrado na Figura 2, o PPS é aplicado a componentes de unidades de acionamento elétrico. Como o PPS não só possui excelente resistência ao calor contínuo, como também resistência química (gasolina, óleo de motor, etc.),
Atualmente, além de o PPS poder substituir as peças metálicas e a resina fenólica utilizadas no passado, a aplicação do PPS em novas peças está se acelerando, especialmente em termos de direção, frenagem, combustível, iluminação e refrigeração, principalmente em máquinas relacionadas ao motor, e em peças de controle que controlam essas máquinas.
(2) Aplicação em instalações residenciais/OA/equipamentos de precisão
O termo "PPS superduro (40% GF)" é frequentemente utilizado em equipamentos relacionados à água, como aquecedores de água em equipamentos residenciais. Isso ocorre porque o termo "PPS ultraduro (40% GF)" não só possui a resistência à água quente do PPS, como também as características de resistência à pressão e boa tenacidade. Ele está gradualmente substituindo materiais metálicos e EPIs deformados, como o latão, no passado.
O "PPS modificado (30% GF)", que apresenta boa precisão dimensional devido à sua baixa cristalinidade, é adequado para peças de equipamentos de precisão. Ao mesmo tempo, devido às suas excelentes propriedades de baixo atrito e baixo desgaste, é adequado para projetos com requisitos especiais de deslizamento, como engrenagens e rolamentos.
Em termos de copiadoras, impressoras e outros equipamentos a laser, é frequentemente utilizado não apenas por suas propriedades de resistência ao calor e fixação, mas também por outros tipos especiais, como deslizamento em engrenagens ou rolamentos e condução de eletricidade. Entre eles, a aplicação de PPS em instalações residenciais/OA/equipamentos de precisão.
(3) Aplicação em componentes elétricos/eletrônicos
Além de alta resistência ao calor, moldagem de precisão e estabilidade dimensional no processo SMT, o PPS também possui alta retardância à chama, podendo atingir a norma UL-94V-0 sem a adição de retardantes de chama. Essas características podem ser consideradas os melhores materiais de moldagem para peças elétricas/eletrônicas representadas por conectores. Utilizam-se principalmente PPS reticulado reforçado/não reforçado com fibra de vidro e PPS linear de baixa rebarba, que apresentam as características gerais do PPS e conformabilidade adequada, sendo adequados para produtos moldados sofisticados e complexos, como conectores.
Além disso, o PPS reticulado com fibra de vidro/mineral e o PPS linear são adequados para osciloscópios ópticos, atendendo aos requisitos de estabilidade dimensional e rigidez. O PPS moldável em ultrabaixa pressão é adequado para a vedação de microbobinas e componentes eletrônicos.
(4) Aplicação na indústria de máquinas e na indústria química
Nos últimos anos, o PPS foi quimicamente modificado e misturado com fibra de vidro, carga mineral ou fibra de carbono para formar um material composto, que também é amplamente utilizado na indústria de máquinas e na indústria química.
(5) Aplicações no campo das baterias de lítio
Bateria de lítio refere-se a uma bateria que contém lítio no sistema eletroquímico. Devido às propriedades químicas relativamente ativas do lítio metálico, os requisitos ambientais para seu processamento são muito elevados, razão pela qual as baterias de lítio não têm sido utilizadas em larga escala. Com o advento da era da informação, a tecnologia microeletrônica, caracterizada por tamanho pequeno, peso leve, alta confiabilidade e alta velocidade de trabalho, desenvolveu-se e cresceu. À medida que equipamentos pequenos e refinados aumentam, os requisitos para baterias também aumentam. As baterias de lítio entraram na fase de uso generalizado. O sulfeto de polifenileno (PPS) possui excelente resistência ao calor, isolamento, propriedades elétricas e outras características, que atendem aos requisitos de materiais no campo de baterias de lítio, sendo o "companheiro íntimo" das baterias de lítio.
(6) Aplicação no domínio da protecção ambiental
As principais fontes de emissão de gases residuais e poeira residual são siderúrgicas, incineradores de resíduos, usinas termelétricas, fábricas de cimento, usinas de negro de fumo e outros setores. Os gases residuais e a poeira residual produzidos apresentam problemas como alta temperatura, alta umidade e corrosão, exigindo que os materiais de remoção de poeira tenham alta resistência a altas temperaturas e corrosão.
O PPS de grau de fibra possui alta estabilidade térmica e pode ser usado continuamente a 200-240 °C. Mesmo exposto a uma temperatura elevada de 260 °C por 1000 horas, ainda mantém 60% de sua resistência. A resistência à corrosão do PPS é semelhante à do politetrafluoretileno, conhecido como o "Rei dos Plásticos". Em termos de retardamento de chama, os produtos de fibra PPS são não inflamáveis e atendem à norma UL-94V-0 sem a adição de retardantes de chama. Portanto, a aplicação de produtos de fibra PPS nas áreas mencionadas pode aumentar significativamente a vida útil dos equipamentos de remoção de poeira. Entre eles, o produto mais utilizado é o saco de filtro de poeira.
A resina de sulfeto de polifenileno de alto desempenho é amplamente utilizada em projetos de plásticos de engenharia, como aparelhos eletrônicos, construção, automóveis, máquinas, aeroespacial e outras indústrias, mas os seguintes aspectos devem ser observados ao realizar operações de moldagem de PPS:
(1) Pré-secagem. Alterações na tonalidade e na fluidez ocorrem quando os pellets são secos em temperaturas muito altas ou por mais tempo do que o necessário.
(2) Ajuste a temperatura do cilindro. Uma temperatura razoável do cilindro é geralmente definida entre 300 e 340 °C, não aqueça acima de 350 °C, especialmente para produtos misturados com PTFE (fluororresina), a faixa de temperatura é de 290 a 320 °C, não excedendo 330 °C.
(3) Tempo de residência no barril. Geralmente, é fixado em 60 minutos a 300°C e em 30 minutos a 320°C.
(4) Em caso de decomposição da resina ou situações semelhantes, é necessário reduzir a temperatura do cilindro para descarregar a resina restante. Ao interromper a moldagem, após descarregar a resina residual no cilindro, desligue o aquecedor.
